牛頭刨床課程設計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 目錄工作原理牛頭刨床是一種用于平面切削加工的機床，如圖a）所示。電動機經(jīng)過皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄2和固結在其上的凸輪8。刨床工作時，由導桿機構23456帶動刨頭6和刨刀7作往復運動。刨頭左行時，刨刀不切削，稱為空回行程，此時要求速度較高，以提高生產(chǎn)率。為此刨床采用有急回運動的導桿機構。刨刀每切削完一次，利用空回行程的時間，凸輪8通過四桿機構191011與棘輪帶動螺旋機構（圖中未畫），使工作臺連同工件作一次進給運動，以便刨刀繼續(xù)切削。刨頭在工作過程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段0.05H的空刀距離，見圖b），而空回行程中則沒有切削阻力。因此刨頭在整個運

2、動循環(huán)中，受力變化是很大的，這就影響了主軸的勻速轉(zhuǎn)動，故需安裝飛輪來減小主軸的速度波動，以提高切削質(zhì)量和減少電動機容量。(a) (b) 圖d 一.設計任務1、運動方案設計。2、確定執(zhí)行機構的運動尺寸。3、進行導桿機構的運動分析。4、對導桿機構進行動態(tài)靜力分析。5、匯總數(shù)據(jù)畫出刨頭的位移、速度、加速度線圖以及平衡力矩的變化曲線。二.設計數(shù)據(jù) 本組選擇第六組數(shù)據(jù)表1方案123456789導桿機構運動分析轉(zhuǎn)速n2（r/min）484950525048475560機架lO2O4(mm)380350430360370400390410380工作行程H(mm)31030040033038025039031

3、0310行程速比系數(shù)K1.461.401.401.441.531.341.501.371.46連桿與導桿之比lBC/ lO4B0.250.30.360.330.30.320.330.250.28表2方案導桿機構的動態(tài)靜力分析lO4S4xS6yS6G4G6PypJS4mmNmmkg.m21，2，30.5lO4B240502007007000801.14，5，60.5lO4B200502208009000801.27，8，90.5lO4B1804022062080001001.2方案飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定nOz1zO"z1JO2JO1JO"JOr/minKg.m21-50.1514

4、401020400.50.30.20.26-100.1514401316400.50.40.250.211-150.1614401519500.50.30.20.2三.設計要求1、運動方案設計根據(jù)牛頭刨床的工作原理，擬定12個其他形式的執(zhí)行機構（連桿機構），給出機構簡圖并簡單介紹其傳動特點。2、確定執(zhí)行機構的運動尺寸根據(jù)表一對應組的數(shù)據(jù)，用圖解法設計連桿機構的尺寸，并將設計結果和步驟寫在設計說明書中。注意：為使整個過程最大壓力角最小，刨頭導路 位于導桿端點B所作圓弧高的平分線上(見圖d)。3、進行導桿機構的運動分析根據(jù)表一對應組的數(shù)據(jù)，每人做曲柄對應的1到2個位置（如圖2中1，2，3，12各對

5、應位置）的速度和加速度分析，要求用圖解法畫出速度多邊形，列出矢量方程，求出刨頭6的速度、加速度，將過程詳細地寫在說明書中。4、對導桿機構進行動態(tài)靜力分析根據(jù)表二對應組的數(shù)據(jù)，每人確定機構對應位置的各運動副反力及應加于曲柄上的平衡力矩。作圖部分與尺寸設計及運動分析畫在同一張紙上（2號或3號圖紙）。提示：如果所給數(shù)據(jù)不方便作圖可稍微改動數(shù)據(jù)，但各組數(shù)據(jù)應該一致，并列出改動值。5、數(shù)據(jù)總匯并繪圖最后根據(jù)匯總數(shù)據(jù)畫出一份刨頭的位移、速度、加速度線圖以及平衡力矩的變化曲線。6、完成說明書每人編寫設計說明書一份。寫明組號，對應曲柄的角度位置。四.設計方案選定如圖2所示，牛頭刨床的主傳動機構采用導桿機構、連

6、桿滑塊機構組成的5桿機構。采用導桿機構，滑塊與導桿之間的傳動角r始終為90o，且適當確定構件尺寸，可以保證機構工作行程速度較低并且均勻，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。適當確定刨頭的導路位置，可以使 圖2壓力角盡量小。 五.機構的運動分析選擇第三組數(shù)據(jù)求得機構尺寸如下=180°(k-1/k+1)=30°lO2A= lO4O2sin(/2)=111.3mm lO4B=0.5H/sin/2) =773.0mm lBC=0.36lO4B=278.28mm lO4S4 =0.5lO4B=386.5mm曲柄位置“3”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖） 曲柄在

7、3位置時的機構簡圖如左圖所示由圖量得此位置的位移S=86.9mm，Lo4A=514.7mm。設力、加速度、速度的方向向右為正。1.速度分析取曲柄位置“3”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故A3=A2，其大小等于2 lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與2一致。 2=2n2/60 rad/s=5.23（rad/s）A3=A2=2·lO2A=0.582m/s取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得A4 = A3 + A4A3 大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度極點P，速度比例尺µv=0.005(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-2 圖

8、12則由圖1-2知：A3= lpA3·v=0.582 m/s A4A3= la3a4·v =0.198m/s4=A4A3/lO4A=0.976(rad/s) B=4.lO4B=0.754(m/s)取5構件作為研究對象，列速度矢量方程，得 Vc = VB+ VcB大小 ? ?方向 XX O4B BC作速度多邊行如圖1-2，則由圖1-2知C= lpc·v=0.728m/s 5=CB/ lBC=0.701rad/s2.加速度分析取曲柄位置“3”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉(zhuǎn)動副相連，其大小等于22 lO2A方向由A指向O2。aA4A3K =24A4 A3=0.

9、386 (m/s2) aA3 =22·lO2A=3.04m/s2 aA3 =42·lO4A=0.303(m/s2) 取3、4構件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得： a A4 =a NA4+a TA4=a A3+a KA4A3+a RA4A3 大小 ？ ?方向 AO4 O4 AAO2 O4A O4A 取加速度極點為P,加速度比例尺 µa=0.005(（m/s2）/mm),作加速度多邊形如圖1-3所示.則由圖1-3知 aA4= uapa4=0.48(m/s2) aB=uapb=0.723(m/s2) a S4=0.5aB=0.362(m/s2) a4=atA4/

10、lo4A=0.727(m/s2) a C=a B + a CB + atCB 大小：？ ?方向：/xx CB BC a C=uapc= 0.646(m/s2) 圖3 曲柄位置“9”速度分析，加速度分析（列矢量方程，畫速度圖，加速度圖） 曲柄在9位置時的機構簡圖如左圖所示由圖量得此位置的位移S=375.38mm，Lo4A=358.61mm。設力、加速度、速度的方向向右為正。1.速度分析取曲柄位置“9”進行速度分析。因構件2和3在A處的轉(zhuǎn)動副相連，故A3=A2，其大小等于2 lO2A，方向垂直于O2 A線，指向與2一致。 2=2n2/60 rad/s=5.23（rad/s）A3=A2=2·

11、;lO2A=0.582m/s取構件3和4的重合點A進行速度分析。列速度矢量方程，得A4 = A3 + A4A3 大小 ? ?方向 O4A O2A O4B取速度極點P，速度比例尺µv=0.005(m/s)/mm ,作速度多邊形如圖1-4 圖14則由圖1-4知：A3= lpA3·v=0.582 m/s A4A3= la3a4·v =0.51m/s4=A4A3/lO4A=0.80(rad/s) B=4.lO4B=0.62(m/s)取5構件作為研究對象，列速度矢量方程，得 Vc = VB+ VcB大小 ? ?方向 XX O4B BC作速度多邊行如圖1-2，則由圖1-2知C

12、= lpc·v=0.5978m/s 5=CB/ lBC=0.59rad/s2.加速度分析取曲柄位置“9”進行加速度分析。因構件2和3在A點處的轉(zhuǎn)動副相連，其大小等于22 lO2A方向由A指向O2。aA4A3K =24A4 A3=0.816 (m/s2) aA3 =22·lO2A=3.04m/s2 aA4n =42·lO4A=0.23(m/s2) 取3、4構件重合點A為研究對象，列加速度矢量方程得： a A4 =a NA4+a TA4=a A3+a KA4A3+a RA4A3 大小 ？ ?方向 AO4 O4 AAO2 O4A O4A 取加速度極點為P,加速度比例尺

13、µa=0.005(（m/s2）/mm),作加速度多邊形如圖1-5所示.則由圖1-5知 aA4= uapa4=1.26m/s2 aB=uapb=2.73m/s2 a S4=0.5aB=1.36m/s2 a4=atA4/lo4A=3.45m/s2 a C=a B + a CB + atCB 大?。?？ ?方向：/xx CB BC a C=uapc= 2.72(m/s2) 六、機構動態(tài)靜力分析一、首先依據(jù)運動分析結果，計算構件4的慣性力FI4（與aS4反向）、構件4的慣性力矩MI4（與a4反向，逆時針）、構件4的慣性力平移距離lhd（方位：右上）、構件6的慣性力矩FI6（與aC反向）。F14

14、=m4aS4=G4/g.aS4=200/10×0.362=7.24(N)M14=a4JS4=0.727×1.1N·m=0.7997(N/m) Lh4=0.7997/7.24=110.45(mm)FI6=m6aS6=G6/g.aS6=70×0.646=45.22(N)1.取構件5、6基本桿組為示力體（如圖所示） 因構件5為二力桿，只對構件（滑塊）6做受力分析即可，首先列力平衡方程： FR65=FR56 FR54=FR45 FR16 + Fr + F16 + G6 + FR56=0大小 ？ ？方向 xx xx xx x BC 按比例尺F=10N/mm作力多邊

15、形，如圖所示，求出運動副反力FR16和FR56。倆圖均為桿件 5，6 的受力分析。 按比例尺10N/mm作里多邊形FR16=10×87.9=879(N)FR56=10×349.54=3495.4(N)對C點列力矩平衡方程： FR16lx + F16yS6 = FryF + +G6xS6 Lx=507.097(mm)2.取構件3、4基本桿組為示力體（如圖所示） 首先取構件4，對O4點列力矩平衡方程（反力FR54的大小和方向為已知），求出反力FR34： FR54=FR45 FR34=FR43構件4的受力分析 FR54×lh1+FI4×lh2+G4×

16、lh3FR34lO4A=0 Fr34=5156.51(N)再對構件4列力平衡方程，按比例尺F=10N/mm作力多邊形如圖所示。求出機架對構件4的反力FR14 F=0 FR54 + G4 + FI4 + FR34 + FR14=0 大小 ?方向 BC xx O4A ?？ FR14=10X198.4=1984(N) 3.取構件2為示力體FR34=FR43 FR32=FR23 FR23+FR12=0 FR12=5156.51(N) =0F FR32×lh Mb = 0 Mb=500.00(N.m)二、計算構件4的慣性力FI4（與aS4反向）、構件4的慣性力矩MI4（與a4反向，逆時針）、構

17、件4的慣性力平移距離lhd（方位：右上）、構件6的慣性力矩FI6（與aC反向）。 F14=m4aS4=27.2(N)M14=a4JS4=3.46×1.1N·m=3.806(N/m) Lh4=M14/F14=139.926(mm)FI6=m6aS6=190.4(N) 1.取構件5、6基本桿組為示力體（如圖所示） 因構件5為二力桿，只對構件（滑塊）6做受力分析即可，首先列力平衡方程：構件5.6的受力簡圖 由于FR65=FR56 FR54=FR45 =oF FR16 + Fr + F16 + G6 + FR56=0大小 ？ ？方向 xx xx xx xx BC 因此可以做出里多邊

18、形：按比例尺F=10N/mm作力多邊形，如圖所示，求出運動副反力FR16和FR56。FR16=10× 71.02=710.2 (N)FR56=10× 19.43=194.3(N)對C點列力矩平衡方程： =0McFR16lx + FI6yS6 = G6xS6 LX= 223.14(mm)首先取構件4，對O4點列力矩平衡方程（反力FR54的大小和方向為已知），求出反力FR34：FR54=FR45 FR34=FR43=04OM FR54×lh1+FI4×lh2+G4×lh3FR34lO4A=0FR34=284.56(N) 再對構件4列力平衡方程，按比

19、例尺F=10N/mm作力多邊形如圖所示。求出機架對構件4的反力FR14：=0F FR54 + G4 + FI4+ FR34+ FR14=0大小 ？ 方向 BC xx O4A ？ FR14=10×61.7=617(N)3.取構件2為示力體（如圖所示）FR34=FR43 FR32=FR23 FR23+FR12=0 FR12=284.56(N) =0F FR32×lh Mb = 0 Mb=20.86(N.m)七.數(shù)據(jù)總匯并繪圖統(tǒng)計12人的數(shù)據(jù)得到如下表位置123456789101112c(m/s)00.430.7280.600.8070.70.44-0.15-0.60-1.24-1.29-0.638ac(m/s2)5.43.260.6460.55-1.35-3.66-5.24-5.15-2.72-1.7644.941s(mm)023.586.9167241.3317.9378.1400357.4267131.262Mr(N·m)069500562.